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铸造粉尘是铸造车间生产过程中产生的工业固体废弃物,废旧易拉罐是人们日常生活消费过程中产生的固体废弃物。本论文以这两种固体废弃物为原材料,通过粉末冶金法和原位反应法相结合的工艺制备氧化铝颗粒增强铝硅基复合材料。复合材料的制备分为四个步骤。第一步：将预处理阶段得到的二氧化硅粉、铝粉按照配比混合后在氩气保护下进行球磨；第二步：将球磨后的原料粉末混合体装入模具中,然后用压力机以150MPa的压力对模具施压5min,最后脱模得到原材料坯体；第三步：将坯体放入管式炉在氩气气氛中烧结,在350℃下预热30min,然后升高到720℃后保温3h；第四步：烧结完成待坯体冷却后,用热压机在350℃下以80MPa的压力压缩坯体10min,最后得到材料即为氧化铝增强铝硅基复合材料。在烧结过程中,坯体内的铝粉和二氧化硅粉发生如下氧化还原反应：4Al+3SiO2=2A1203+3Si反应生成的Si作为合金元素和铝结合形成铝硅合金基体,而生成的A1203颗粒作为增强相均匀地分散在基体中,构成复合材料的增强体系。相比于其他的复合材料制备方法,该方法具有以下优点：①A1203颗粒增强相是在复合材料的制备过程中A1和Si02反应生成的,所以颗粒细小且颗粒表面无污染,与基体的界面结合良好；②在原料中二氧化硅含量控制合理的情况下,坯体中的Si02在完全被Al还原生成增强相颗粒的同时,产生的Si与Al结合形成铝硅合金,起到强化基体的作用。采用金相显微镜、电子扫描显微镜和X射线衍射仪对复合材料的微观结构、形貌进行表征分析得到：在复合材料内部形成了铝硅基体+氧化铝增强颗粒+孔隙的组织,且原位反应生成的氧化铝增强颗粒和孔隙在基体中均匀分布。采用电子万能试验机、布氏硬度计、摩擦磨损试验机对复合材料进行的力学性能、硬度和冲击磨损性能测试结果表明：①复合材料的抗压强度和硬度均随着原料中二氧化硅粉含量的增加呈现出先增加在降低的趋势；②复合材料的抗拉强度和延伸率随着原料中二氧化硅粉含量的增加均有所下降；③复合材料的耐磨性随原料中二氧化硅粉含量的增加有所提高。通过对拉伸断口的分析可以得到以下结论：①复合材料拉伸断裂的裂纹源是材料中的原始孔隙以及增强体与基体之间的界面,在氧化铝颗粒周围发现包覆有铝；②随着原料中二氧化硅含量的增高,复合材料的断裂机理由界面层的韧性破坏转变为晶界的脆性破坏。通过对磨损表面的分析可以得到以下结论：①复合材料表面呈现出增强颗粒+铝硅基体+孔隙的耐磨组织,在冲击磨损实验过程中,相对较软的铝硅基体被冲击下凹,氧化铝颗粒硬质承接摩擦力,而使得复合材料的磨损减少；②随着原料的SiO2含量增高,复合材料的硬度增高,其抵抗粘着和犁削能力增强而使得其耐磨性增加。本论文的研究目标是废旧易拉罐和铸造粉尘两种固体废弃物的资源化处理和综合利用途径,复合材料的制备过程相比于从废旧易拉罐中提取纯铝较为简便可行,且制备过程中可掺入大量铸造粉尘,为高附加值资源化利用铸造粉尘提供了一种可行性途径。当原料中铸造粉尘的含量控制在20%～40%之间时,制得的复合材料的抗压强度、硬度和耐磨性能相对于与由废旧易拉罐直接制成的纯铝有很大地提高,性能优于基体材料。且复合材料的密度、硬度均随着SiO2含量的增加而增加,抗拉强度稍有下降,延伸率和塑性有所降低,磨损量下降,其耐磨性提高。根据颗粒增强铝基复合材料的特点,以及本论文的相关实验结果,认为该种复合材料可用于需求轻质、耐磨材料的领域。